*******学院
毕业设计(论文>
课题名称
MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系
统研究—安装与仓储 机械与电气自动化学院 电气工程及其自动化
顾** 20182103**
系 别 专 业 姓 名 学 号
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摘要 ........................................................... 4 Abstract ....................................................... 5 一、绪论 ....................................................... 6 1.1、课题研究 .................................................. 6 1.2、MES网络型模块式柔性自动化生产线相关介绍 ................... 6 1.2.1、MES系统简介 ............................................ 7 1.2.2、柔性自动化生产线系统简介 ................................ 7 1.3、我国当前MES和柔性自动化生产线的现状和前景 ................ 7 1.4、PLC的应用现状和前景 ...................................... 8 二、硬件电路设计 .............................................. 10 2.1、总体介绍 ................................................. 10 2.1.1、系统总体构成 ........................................... 10 2.1.2、关于安装站和分类站的分析 ............................... 12 2.2、电气设计和电气原理图设计 ................................. 13 2.2.1、安装站电气原理 ......................................... 13 2.2.2、分类站电气原理图 ....................................... 14 2.3、生产线相关期间说明 ....................................... 15 2.3.1、光电开关 ............................................... 15 2.3.2、气动元件 ............................................... 16 2.3.3、步进电机及驱动器原理 ................................... 17 2.3.4、光电耦合器 ............................................. 20 2.4生产线相关器件选型 ........................................ 21
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2.4.1、空气压缩机的选择 ....................................... 21 2.4.2、PLC选型 ............................................... 22 2.4.3、步进电机的选择 ......................................... 22 2.4.4、光电开关选型 ........................................... 23 2.4.5、断路器选型 ............................................. 23 2.4.6、限位开关选型 ........................................... 23 三、软件设计 .................................................. 24 3.1系统程序流程图 ............................................ 24 3.1.1安装站程序流程图 ........................................ 24 3.1.2搬运站程序流程图 ........................................ 27 四、实验调试 .................................................. 29 4.1单动调试 .................................................. 29 4.2 联动调试 .................................................. 29 五、总结 ...................................................... 31 六、致谢 ...................................................... 33 七、参考文献 .................................................. 34 附录一: 英文文献翻译 .......................................... 35 附录二：安装站和分类站电气原理图 .............................. 50 附录三：安装站和分类站梯形图 .................................. 50
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摘要
本设计是以实验的形式研究MES网络型模块式柔性自动化生产线中PLC的实际应用，其中对于柔性制造系统、工业组态软件和可编程逻辑控制器作为研究的重点内容。MES网络型模块式柔性自动化生产线中主要作用是对工件进行运输、加工和安装，最后将工件分类送入仓库中。本生产线一共有八个站点，分别是上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装搬运站、安装站和分类站，每一站均由一台西门子S7-200PLC控制运行，然后通过现场总线连接到S7-300上实现上位机通信。整个生产线分成四个人完成，本设计需要完成安装站和分类站的电气原理图设计、程序的阅读和调试，使他们能够完成单站运行和多站联动，然后绘制这两站的控制电路图。
关键词：MES 柔性 PLC
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Abstract
The design is based on experiments in the form of network-type modular MES flexible automated production lines in the practical application of PLC, which for flexible manufacturing systems, industrial configuration software and programmable logic controller as a research focus. MES network-type modular flexible automated production line main role is to transport the workpiece,
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processing and installation, and finally into the storehouse in the workpiece classification. The production line, a total of eight sites, respectively, on the material testing station, transport stations, processing stations, sorting stations, transfer stations, transport stations to install, installation stops and classification of stations, each station by a Siemens S7-200PLC control Run, and then through the field bus connection to the S7-300 on the host computer communication. The whole production line is divided into four complete, the design needs to complete the installation of electrical stations and classification stations schematic design, program of reading and debugging, enabling them to complete the single-station operation and multi-station interaction, and then draw the two station control circuit.
Keyword: MES Flexible PLC
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一、绪论
1.1、课题研究
由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，制造业自动化进入一个崭新的时代，技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点，对于工业生产有着重要意义。
随着计算机技术的出现，产生了“柔性自动化技术”。采用“柔性自动化技术”的生产线不仅能够自动的“做”，而且一旦加工目标确定，就知道应该“怎么做”。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求，加速产品更新的主要手段。采用柔性自动化技术，不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而是各国机械制造业发展的重要趋势。柔性制造生产线是柔性制造系统类型之一。柔性制造生产线由自动加工系统、物流系统、信息系统、软件系统构成：
l、自动加工系统：指以成组技术为基础，把外形尺寸(形状不必完全一致>、重量大致相似，材料相同，工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。
2、物流系统：指由多种运输装置构成，如传送带、轨道、转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性制造生产线主要的组成部分。
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3、信息系统：指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计算机或其他控制装置(液压、气压装置等>，对机床或运输设备实行分级控制的系统。
4、软件系统：指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部分。它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。柔性制造系统适合于中小批量生产。
1.2、MES网络型模块式柔性自动化生产线相关介绍
柔性自动化生产线是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种技术复杂、高度自动化系统，柔性制造技术更是机械制造业适应当前市场动态需求及产品不断迅速更新的重要手段，是先进制造技术的基础。 1.2.1、MES系统简介
制造执行系统 (Manufacturing Execution System，简称MES）是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．>在90年代初提出的，旨在加强物料需求计划的执行功能，把物料需求计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。
在MES定义中强调了以下三点：
1、MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈。
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2、MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析
和处理。
3、MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流
来实现企业信息全集成。
1.2.2、柔性自动化生产线系统简介
柔性自动化生产线是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式。所谓柔性生产即通过系统结构、人员组织、运作方式和市场营销等方面的改革，使生产系统能对市场需求变化作出快速的适应，同时消除冗余无用的损耗，力求企业获得更大的效益。
随着计算机技术的出现，产生了“柔性自动化技术”。采用“柔性自动化技术”的生产线不仅能够自动的“做”，而且一旦加工目标确定，就知道应该“怎么做”。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求，加速产品更新的主要手段。采用柔性自动化技术，不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而是各国机械制造业发展的重要趋势。 1.3、我国当前MES和柔性自动化生产线的现状和前景
20世纪90年代初期，中国就开始对MES跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了 “管控一体化”，“人、财、物、产、供、销”等概念，只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快。
国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS<西门子）公司引进的。中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已。几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、
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省、市级主管部门都开始跟踪、研究MES。从到地方，从学会到协会，从IT公司到制造生产厂，从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校，都卷入了MES热潮之中。
柔性自动化生产线从技术上看，工业发达国家都是以提高系统的可靠性、实用化为重点，以易于联网和集成为目标，注重对单元技术的开发、完善与提高。计算机数控 目前，我国CNC机床尚未普及，连续运行的可靠性还不高，FMS尚未达到实用化，一些关键的基础技术还没有完全掌握，与国际先进水平和国内日益增长的需求相比，都有不小的差距。我们必须结合国情，大力发展适用、可靠、价廉的柔性自动化技术及装备。 今后一段时期内，在继续进行机械制造柔性自动化技术方面应用科学研究的基础上，切实做好“掌握柔性自动化装备的设计方法和制造技术”，以及“提高自主开发能力”这两个方面的工作；完成FMC、P-FMS<准柔性制造系统）、FMS这三个层次的典型柔性加工设备的开发。力争到2000年，我国主要柔性单元设备的综合性能，达到国外90年代初期的水平；实用化的柔性制造系统的稳定生产水平，达到国外80年代末、90年代初水平，以便为今后制造业综合自动化的发展奠定良好的基础。 1.4、PLC的应用现状和前景 10 / 70 PLC 11 / 70 二、硬件电路设计 2.1、总体介绍 本系统采用先进的总线控制方式，增配有主控PLC、工业触摸屏、MCGS< Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统）工业组态监控软件、MES生产制造管理软件等，下面就具体介绍生产线的功能。 12 / 70 图一 MES网络型模块柔性自动化生产线实物图 如图一所示，该柔性制造生产线作为一有机整体，有上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装站和分类站组成，控制系统可以选用西门子、三菱或欧姆龙的PLC进行控制(在此生产线中选用的是西门子的PLC>,具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系立控制，在单个控制完成以后，又可将相邻的两站、三站或更多站连在一起，进行联动。 2.1.1、系统总体构成 1、该柔性自动化生产线实验系统是由的各站相互连接而成，有如下8站： <1）上料检测站 a、回传上料台将工件依次送到检测工位 b、提升装置将工件提升并检测工件颜色 <2）搬运站 a、将工件从上站搬至下一站 <3）加工站 13 / 70 a、用回转工作台将工件在四个工位间转换 b、钻孔单元打孔 c、检测打孔深度 <4）分拣站 a、将工件从加工站取出 b、将废品分拣出来 <5）传送站 a、将合格工件从分拣站传送到后站 <6）安装站 a、选择要安装工件的料仓 b、将工件从料仓中推出 c、将工件安装到位 <7）安装搬运站 a、将上站工件拿起放入安装工位 b、将装好工件拿起放下站 <8）分类站 a、按工件类型分类 b、将工件推入库房 下图给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程： 14 / 70 图二 柔性生产线示意图 上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出,搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站。加工站将大工件加工后送出工位,安装搬运站将大工件搬至安装工位放下,安装站再将对应的小工件装入大工件中。而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。 2.1.2、关于安装站和分类站的分析 1、安装站 该站要完成的任务是：选择要安装工件的料仓，然后将工件从料仓中推出，最后将工件安装到位。 该站这些器PLC<主控气压缩机线上的动光电开关器使 15 / 70 主要用到了件：西门子单元）、空<用来生产力装置）、<作为传感用）。 图三 安装站示意图 2、分类站 该站主要完成的任务是：将工件进行分类，然后将工件放入不同的库房。 该站主要用到这些器件：西门子PLC<主控单元）、步进电机<用来确定库房的位置和运送工件）、步进电机驱动器 16 / 70 2.2、电气设计和电气原理图设计 2.2.1、安装站电气原理 图五 安装站电气原理图 本站使用的是PLC型号为S7-200。图五中描述的是PLC的电气连接示意图。在下面列出安装站的I/O分配表。 表一 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.5 I0.6 注释 货台上限位 货台下限位 白色货物 黑色货物 运输台左限位 运输台右限位 地址 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 17 / 70 注释 通信按钮 停止按钮 机械手左摆 机械手右摆 换白色料仓 换黑色料仓 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 上电 开始按钮 复位按钮 调试按钮 手动/自动 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q1.0 Q1.1 运输台出货 运输台卸货 吸气阀吸合 开始灯 复位灯 2.2.2、分类站电气原理图 图六 分类站电气原理图 图六是分类站的电气原理图，其中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3这四个输出连接的是光电耦合器。在下面列出I/O分配表二： 表二 地址 I0.0 I0.1 I0.4 注释 Y轴限位开关 X轴限位开关 接近开关 地址 I1.5 注释 停止按钮 Q0.0 18 / 70 光耦01 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 上电 开始按钮 复位按钮 调试按钮 手动/自动 通信按钮 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q1.0 Q1.1 光耦00 光耦02 光耦03 电磁阀 开始灯 复位灯 2.3、生产线相关期间说明 2.3.1、光电开关 图七 光电开关原理图 图七所示是反射式光电开关的工作原理框图。图中，由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时<或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和 19 / 70 自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 2.3.2、气动元件 通过气体的压强或膨胀产生的力来做功的元件，即将压缩空气的能量转换为动能的机件。如气缸，蒸汽机等。它是一种动力传动形式，亦为能量转换装置，利用气体压力来传递能量。 气动技术的优点： 1、气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全。 2、工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低。 3、输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般为50~500mm/s，比液压和电气方。 4、可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为百万次，而SMC的一般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过2亿次。 5、利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应。可实现缓冲。对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。 6、全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用。 20 / 70 7、由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。 图八 气动元件 气动技术的缺点： 1、由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。采用气液联动方式可以克服这一缺陷,气缸速度比液压要快。 2、气缸在低速运动时候，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。 3、虽然在许多应用场合，气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。 气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。过去汽车、拖拉机等生产线上的气动系统及其元件，都由各厂自行设计、制造和维修。 2.3.3、步进电机及驱动器原理 21 / 70 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化设备中。步进电机和普通电动机不同之处在于它是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构，它同时完成两个工作：一是传递转矩，二是控制转角位置或速度。 1．步进电机的工作原理 图十一为两相步进电机的工作原理示意图，它有两个绕组。当一个绕组通电后，其定子磁极产生磁场，将转子吸合到此磁极处。若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照行变化，点击可顺时针转动；通电时序为 四个状态周而复始进 时，电机就逆 时针转动。控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转动一步，即90度。四个脉冲电机转一圈，脉冲频率越高，电机转动越快。 步进电机的输出力矩与电机的有效体积、线圈匝数、磁通量、电流成正比，因此电机的有效体积越大，线圈匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 22 / 70 图九 步进电机原理图 2、步进电机结构 整个步进电机的是由前端盖、轴承、轴、转子铁心、磁钢、塑料骨架、定子铁心波纹垫圈、后端盖、螺钉组成，具体安装如图十二所示。 23 / 70 图十 步进电机结构图 3、驱动器原理 步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。 图十一 步进电机控制系统 以两相步进电机为例，当给驱动器一个脉冲信号和一个正方向信号时，驱动器经过环形分配器和功率放大后，给电机绕组通电的顺序为，其四个状态周而复始进行变化。 24 / 70 图十二 步进电机驱动电路原理图 2.3.4、光电耦合器 光耦合器 由于光耦种类繁多，结构独特，优点突出，因而其应用十分广泛，主要应用以下场合： (1>在逻辑电路上的应用 25 / 70 光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。 (2>作为固体开关应用 在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。 (3>在触发电路上的应用 将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。 (4>在脉冲放大电路中的应用 光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。 (5>在线性电路上的应用 线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。 (6>特殊场合的应用 光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。 2.4生产线相关器件选型 2.4.1、空气压缩机的选择 空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压<0.7~1.0MPa）、中压<1.0~10MPa）、 高压<10~100MPa）和超高压<100MPa以上），可根据实际 26 / 70 需求来选择。常见使用压力一般为0.7-1.25。首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力PC和吸入流量QC，最终选取空压机的型号为WY5.2-双头静音空气压缩机。 空气压缩机<用来生产线上的动力装置）； 1、型号：WY5.2-双头静音空气压缩机 2、工作电压：单项三线 220V±10% 50HZ 3、转速 2880r/min 4、最大气压 1.3MPa 气动阀 3、型号：CDJ2B10-60-B 4、压力：0.7MPa和1.0Mpa 2.4.2、PLC选型 在选择PLC时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性价比的PLC和设计相应的控制系统，该设计中选择了S7-200 1、每站均配置EM277 PROFIBUS-DP通信模块，用于组建西门子PROFIBUS-DP网络。 27 / 70 2、主控单元配置S7-300系列PLC：CPU313C-2DP，40针前连接器，K MMC存储卡，CP5611网卡。 3总线结构：采用西门子PROFIBUS-DP网络通信，使各站之间控制信息和状态数据能够实现相互交换。配用PC/PPI编程电缆、PC/MPI编程电缆及触摸屏下载电缆。 生产线的技术指标： 1、输入电源：单项三线 220V±10% 50HZ 2、工作环境：温度-10℃到+40℃之间 相对湿度＜85%<25℃） 海拔＜4000m 3、工作容量＜1.5kVA 4、整机尺寸：380cm×170cm×140cm 2.4.3、步进电机的选择 步进电机有步距角<涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。 1、步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率<当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度<包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度<五相电机）、0.9度/1.8度<二、四相电机）、1.5度/3度<三相电机）等。 2、静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静 28 / 70 力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时<一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来<几何尺寸）。 3、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流<参考驱动电源、及驱动电压）。 根据上面的要求，选择42HS03两相混合式步进电机。 2.4.4、光电开关选型 常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度<透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体，最终选择了SB03-1K型漫反射光电开关。 2.4.5、断路器选型 低压断路器的选用，应根据具体使用条件选择使用类别，选择额定工作电压、额定电流、脱扣器整定电流和分励、欠压脱扣器的电压电流等参数，参照产品样本提供的保护特性曲线选用保护特性，并需对短路特性和灵敏系数进行校验,该设计选择的是DZ47-63。 2.4.6、限位开关选型 限位开关，指为保护内置微动开关免受外力、水、油、气体和尘埃等的损害，而组装在外壳内的开关，尤其适用于对机械强度和环境适应 性有 29 / 70 特殊要求的地方，可分为旋转限位开关及直行限位开关，本设计选择的是SMC D-A73型限位开关。 三、软件设计 3.1系统程序流程图 以下的是系统的程序流程图，其中整个程序的循环都是通过移位寄存器完成的，在下文对移位寄存器会有详细的叙述。 3.1.1安装站程序流程图 读取大工件颜色信息 选用白色料仓 初始化 白 安装臂安装 黑 选用黑色料仓 30 / 70 复位 初始化程序段STL图： LD SM0.1 S M0.0, 1 = M3.5 R M0.1, 20 本段程序的功能是把中间继电器M0.0到M3.5进行初始化，其中PLC首次运行的时候SM0.1 = 1，其他时刻SM0.1 = 0。 更换料仓程序段： LD M0.1 S Q0.2, 1 A I0.5 S Q0.2, 1 LD M0.3 R Q0.3, 1 LD M0.3 R Q0.2, 1 LD M1.2 EU A I0.3 AN I0.2 S Q0.3, 1 LD M1.2 EU A I0.2 AN I0.3 本段程序的根据循环段的中间继电器M状态控制料仓的更换。其中Q0.2是控制黑色料仓气动阀动作，Q0.3是控制白色料仓气动阀动作。 31 / 70 机械手控制段： LD M0.1 O M0.6 O M1.2 = Q0.0 LD M0.4 O M1.0 = Q0.1 本段是根据循环段的中间继电器M的状态控制机械手运动，其中Q0.0是控制机械手安装小工件，Q0.1是控制机械手到料仓取出小工件。 循环程序段由于较长，在这就介绍下循环程序的核心指令：移位寄存器位 例如：如果S_BIT是V33.4和N is 14，以下计算显示MSB.b是V35.1。 32 / 70 MSB.b = V33 + ([14] - 1 +4>/8 = V33 + 17/8 = V33 + 2 ，余数为1 = V35.1 在\"移位减\"<用长度 读取货物信息 初始化 33 / 70 <与仓库信息通信，分配库房位置） 初始化程序： LD SM0.1 S M0.0, 1 = M3.5 R M0.1, 24 本段程序的功能是把中间继电器M0.0到M3.5进行初始化，其中首次运行的时候SM0.1 = 1，其他时刻SM0.1 = 0。 读取颜色信息： LD M0.5 LPS A M5.0 S M3.0, 1 LRD 34 / 70 PLC个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 AN M5.0 R M3.0, 1 LRD A M5.1 S M3.1, 1 LPP AN M5.1 R M3.1, 1 根据五号站M6.0和M6.1的状态来确定M3.0和M3.1的状态。 四、实验调试 35 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 在本实验设计的调试中我遇到过很多问题，例如设备的故障、程序的错误等等。下面我分单动和联动两个部分进行叙述。 4.1单动调试 在单动调试的时候，首先遇到的问题就是阅读程序这个难题。在实验室中我安装实验指导书去实际操作，但是两站的工作台都没有按照预定的流程工作，为了能够解决问题。我使用STEP7软件把两站的PLC程序上载到上位机上，然后使用通信线分别连接到安装站和分类站的PLC上，然后进行程序状态监控，逐步调试。最终是我了解到整个程序的循环过程和控制过程。 其次的在分类站的调试中，我发现步进电机无法运作，整个程序不能上电。为此我专门找到纪老师希望能从老师那里得到帮助，最后我们使用万用表进行电路检查，确定是步进电机出现故障。找到问题以后，我们联系到生产线的制造厂家，向他们购买了新的步进电机和相关的驱动器。从中我学会了如何使用步进电机。 之后还有一些系统灵敏度的问题，例如安装站的机械手使用的是吸气阀吸附住小工件进行运输，但是由于机械手的灵敏度问题，在实际调试的过程中无法吸附；分类站中出货的那个气动阀为瞬时动作，速度过快，有些情况下货物是没有完全放入仓库中的，针对这个问题，我专门在程序中加入了一个定时器T44，成功的解决了这个问题。 虽然单动调试成功的完成了，但是接下来要完成的是更加困难的联动调试。有了单动调试的经验我相信自己能够完成的更好。 4.2 联动调试 36 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 联动调试就是将安装站与分类站和其他站点进行联机调试，在这里使用到的PLC是S7-300，这种PLC的功能比其他各站点的S7-200的功能更加强大，相应的操作要求更高。 首先我通过通信端口连接，将S7-300里面的程序上载到上位机中，在上位机里先熟悉程序的原理。在以往所学习到得PLC知识中，对于S7-300的介绍是在太少了，为此我到图书馆借阅了专业书籍。在和老师的商讨下，我终于明白了程序中I26.0、I36.3、Q33.3和Q43.3之类的输入输出的含义。 在S7-300中的“I”代表是从S7-200传送到S7-300的数据，I26.0代表是第一站<也就是上料检测站）中的继电器V14.0传到S7-300的数据，Q33.3代表的是从S7-300传送到第二站<也就是搬运站）中V3.3的数据。 知道这些继电器的含义后，我将这些继电器进行编译，很快就明白了联动调试的顺序和原理。 还有就是MCGS(Monitor and Control Generated System）组态软件的使用中，我学会了如何去把工程中的变量进行更改和循环方案的变更。在本文中的一些图片就是从组态软件界面中截图获得的。 最后我们完成了整个生产线的单动和联动的调试，在整个调试的过程中我用到了STEP7软件、MCGS组态软件。这两个软件在工业生产中有着广泛的应用。 37 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 五、总结 2018年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。 3月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统研究——安装与仓储。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了导师，在导师细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。 38 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，大工图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。 4月初，资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。在写作过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，论文也慢慢成型。 4月底，论文的文字叙述已经完成。5月开始进行相关电气原理图的绘制工作。为了画出自己满意的电路图，我仔细学习了Auto CAD的绘图技术。在原理图绘制初期，由于没有绘制经验，觉得无从下手，空有很多思想，却不知道应该选哪个，经过导师的指导，我渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立绘图方案。方案中PLC接线、端子排结构等等，都是是比较头疼的问题，在反复推敲，对比的过程中，最终绘制出最终的电气原理图。 我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；亲手绘制电气原理图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多PLC、步进电机的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高，并且让我对当今PLC的最新发展技术有所了解。在整个过程中，我学到了新知识， 39 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此更要感谢我的导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。 40 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 六、致谢 四年的艰苦跋涉，五个月的精心准备，毕业论文终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并不轻松，工作的压力时时袭扰，知识的积累尚欠火候，于是，我只能一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋笔疾书。第一次花费如此长的时间和如此多的精力，完成一篇具有一定学术价值的论文，其中的艰辛与困难难以诉说，但曲终幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品尝。 我要感谢我的指导教师纪明伟老师。纪老师虽身负教案、科研重任，仍抽出时间，不时召集我和同门以督责课业，耳提面命，殷殷之情尽在谆谆教诲中。这篇论文更倾注了他的大量心血。从初稿到定稿，纪老师不厌其烦，一审再审，大到篇章布局的偏颇，小到语句格式的瑕疵，都一一予以指出。同时，我要感谢机电系所有给我上过课老师，是他们传授给我方方面面的知识，拓宽了我的知识面，培养了我的功底，对论文的完成不无裨益。我还要感谢学院的各位工作人员，他们细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。 谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。 41 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候，陈晨等学友伸出温暖的双手，鼎立襄助。能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。 本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。 我将继续前行！ 七、参考文献 [1]Palanivel V，Zhu I>Q，Van Ooij W J． Nanopardcle—filledsilane films as chromate replacements for aluminum alloys[J]．Progress in Organic Coatings，2003，47(3>：384—392． [2]谭益智．柔性制造系统[M]．北京：兵器工业出版社，1996，PE5．11． [3]Pan G R ， Schaefer I> W ． M orphology and water barrierproperties of silane films on aluminum and silicon[J]．ThinSolid Fi1IUS，2006，503(1>：259—267．[4]MALEKI R A．Flexible manufacturing system[J]．the technology and management． 42 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 Prentice Hall Inc。，2006，22(5>：34．36． [5]王旗．PLC在镀铬生产线上的工艺实践[M]．北京：科学出版社，1999，PE67．101． [6]张金涛，杨春勇．2A12铝合金表面铈盐掺杂硅烷杂化膜在3．5 NaCt溶液中耐蚀性能的电化学研究 [J]．金属学报.2008，44(11>：1 372—1 377． [7]陈在平，岳有军．工业控制网络与现场总线技术[M]．北京：机械工业出版社，2008．2，PEl51．157． [8]Pan G R ， Schaefer I> W ． M orphology and water barrierproperties of silane films on aluminum and silicon[J]．ThinSolid Fi1IUS，2006，503(1>：259—267 [9]田颖颖，孟杰．褚健：MES成就中国节能经济[J]．中国制造业信息化：学术版，2005，34(6>：21—22． [10]徐伟民．基于数据综合集成的炼化企业MES应用研究【D】．杭州：浙江大学，2005．[11]张戟．基于现场总线DeviceNet的智能设备开发指南[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004．6，PE55．62． [12]孙万卿，李华军．基于PLC和组态软件的海洋中心平台注水及原油集输监控系统[J]．计算机工程，2006，32(6>：243—245． [13]西门子(中国>有限公司自动化驱动集团．深入浅出西门子S7．200PLC(第3版>[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007．1，PEl．221． 43 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 附录一: 英文文献翻译 英文文献： MES system is necessary for automatic production line automatic control system of one of the production line, this system can get rid of cumbersome manual copying entry, reduce human error, improve production line efficiency. Machinery and equipment industry is the department of the national economy is the basis of physical and chemical science and technology, is a carrier of high-tech industry, is the basis of national defense is to achieve an important pillar for rapid economic growth, but also to improve the quality of life to provide consumer electronic productsof supplies.Its quality and efficiency of national economy, industrial structure adjustment and optimization of an extremely important role. Processing type of enterprise is indispensable in the global manufacturing system based on production units, the standards of a country is often an important indicator of industrial development to mechanical processing industry, for example, mode of production to use more bulk manner, very focused on the operation of machinery and equipment, accompanied by extensive testing and feedback.Traditional MES product identification must overcome this fundamental challenge, because not all parts are 44 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 suitable for bar code pasted the same time, the processing type of production is unique, turning planing mill, plating corrosion, heat treatment and other special processes many, the traditionalBOM for a single product by assembling the lists of MES software is basically useless.EAS-MES team based on many years of experience in the processing industry, production management, batch tracking method successfully used in the field of processing type of enterprise, the ERP system, even down to the production line machine tools and industrial bus networks, the MES in the processing industry to promote the application areasto a new height.Sincere EAS-MES manufacturing execution system is summed up technology companies in Beijing sincere Tomohiro years experience in building enterprise information systems and ERP implementation experience, based on the use of advanced bar code technology and RFID technology, combined with a number of large manufacturing business usersthe actual needs of research and development of a production workshop management system. In the 21st century, business environment has undergone fundamental change.As global competition in the market, customer and market demand diversification, personalization, and production of relative surplus, making the short product life 45 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 trend, price competition intensified.In the brutal competition for survival and development, companies must be able to study some low-cost and rapid response manufacturing methods, flexible manufacturing is that these methods in general.Thus, flexible manufacturing is not so much a mode of production, not as good as that flexible manufacturing is a new manufacturing concepts. Just to solve the traditional flexible manufacturing these problems in production, following a typical flexible manufacturing method can help us to understand the meaning and implementation of flexible manufacturing new ideas for flexible manufacturing.Cell production method: A Comparison between the traditional mass production, cell production has two characteristics, one is small (production lines are short, less operator> and a small production cells after standardization can be simply copied.As these two characteristics, cell production can be achieved:Simple changes in response to output, by copying one or more of the cells to cell production capacity to meet the multiple of production needs。 2、reduce the space occupied, the cell is a simple copy of the (cell production line can be built in a day to complete>, so no, they can simply remove and save space。 46 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 (3> every cell of the small number of jobs, reducing the balance of station operation time between the difficulty of operating time difference between stations is small, high efficiency。 (4> a reasonable combination of staff, ie the ability of employees to form a considerable cell, can give full play to the highest level of operational capacity.If according to the capacity of each cell to give staff the appropriate reward, but also help promote healthy competition between cells. One mode of production: We have seen this kind of situation, a product of the total assembly time is less than 10 minutes, but it is tens of meters to be placed in a long line, while the assembly work by dozens of people to complete online, but each person's working time 10,20 sec.Processing time for such a relatively short number of the product, if we can break the routine (line production>, replaced by each employee individually to complete the product assembly tasks, we will get unexpected results.A stream of production: the above-mentioned M's production of a stream in such a manner to achieve: the abolition of the machine between the car and, through a reasonable process arrangements and settings between machines skateboarding products in the machine room to a single flow.Its advantage is that 47 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 (1) greatly reduces the intermediate product inventory, reduce capital and site occupancy。 (2> elimination of unnecessary handling between machines, reducing the dependence on the handling tool。 (3> occurs when the product quality problems,can timely information to the front of a large number of intermediate products to avoid obsolescence. A stream mode of production not only for mechanical processing, but also for product assembly process.The use of flexible equipment: a flexible tube called a product (a plastic also has metal> began to be favored.Previously, many companies are outsourcing for the production of standard lines, but now a simple step by step by their own flexible production line assembly replacement.In comparison, the first flexible production line can be reduced 70-90% of equipment investment, and secondly, does not require professional installation, the general staff to quickly complete the installation in a weekend, the third, when not removed at any time to improve the siteefficiency. Car production: We often see a product in the manufacturing process, the transfer from one line to another line, transfer tool is the car.Focus on the process of moving and shifting load loss, someone has invented a car production line, that is, the 48 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 car in Taiwan to complete all the assembly tasks.This not only eliminates the need for the product line, and the handling and transfer load efficiency is improved.Fixed line and change-line: According to the changes in production of a product, set the two production lines, one is to meet the minimum volume of fixed production line, the other is part of the changes to meet changes in production lines.Usually, the traditional fixed-line production equipment being used, and flexible production equipment or methods to be used as a cell changes in production lines.In order to completely reduce costs, changes in line in Japan, companies often hire service workers to respond to dispatch the zero, no refund can be at any time.Flexible Manufacturing is a general trend: the production line getting shorter, more simple, less investment in equipment。 among fewer and fewer stocks, site utilization increasing。 production cycle is shorter and shorter, speed of deliveryfaster and faster。 all kinds of loss less and less, increasingly efficient.Can be seen, to achieve flexible manufacturing can greatly reduce production costs, and strengthen the competitiveness of enterprises. First, the characteristics of flexible production\"Flexible\" means companies can change according to market demand, quick raising and lowering of production capacity, the ability to 49 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 transform product variety.Large-scale production line capacity fixed, while the setting for the manufacture of specific products, which do not have flexibility.Flexible production line is relative to the large-scale production is difficult to change the \"rigid\generally have the following characteristics:Smaller production lineThe main features of flexible production can be summed up in one word, that is \"small\number of production lines to work independently instead of a large-scale production line, when the product demand to increase or decrease, can be easily copied or removed through a small production line to be mapping.At the same time, with more than a small production line to replace the large-scale production line for production of many varieties at the same time provide a more effective means.Therefore, the main method to achieve flexible production is small production lines.Apart from flexible production, the reduced factory production line should be the focus of improvement.From the production line balancing point of view, the more the number of the more difficult to balance the production line, its efficiency is usually not high.The longer lines, more the number also means that more of the products in the production line, which also bound to affect production 50 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 efficiency and production costs.And the more the number of production line, the more chance of error, it will lead to more quality problems and the more downtime.Low-cost production line setLow-cost production of flexible production line is set requirements.If the production line is set to spend millions to copy, remove or change is not so easy, the production loses its \"flexible.\"The flexible production of some plants to visit, you may find that their product line is very simple, some are even similar workshops in the way of production, not that kind of production is backward, for this phenomenon need to be flexible productionto look upon.Low-cost production line set up production lines in addition to the materials required to build simple, inexpensive, and requires material possible, versatile, easy to re-use change in the production line. Continuous change mode of productionFlexible production corresponding to rapid changes in market demand, the changing requirements of market demand, the production company to make adjustments accordingly.Used by the enterprise itself is not flexible production methods static, need to be improved or even create new flexible production methods to adapt to market changes.The actual situation of each enterprise is different, not a universal flexible production methods.Implementation of 51 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 flexible production enterprise, requires a combination of the production characteristics of the enterprise and market environment facing the actual situation in a creative way to establish methods for the production of the enterprise and continuous improvement.A good site to improve the atmosphere on the implementation of flexible production enterprises is of great help.Successful implementation of flexible production factory, production line equipment often is, many improvements from the hands of field staff. Second, the cell productionUnit production (Cell Manufacturing> is a product of small production line.When set to a number of small production line to replace the large-scale production line, and each production line can be independently a small large-scale production line work, such a small production line is a production unit.Cell production is the most common form of flexible production.Advantages of cell production is not only easy to copy and removed for quick changes in the corresponding output offers the possibility, the same time, several production units in place of a large-scale production line, but also facilitate the production of many varieties at the same time.Implementation of requirements in the unit cell production workers must have received better training, to complete a variety 52 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 of operations.Unit of production is due to work independently of each unit, each unit needs to use the full range of tools and test equipment, \"unit\" of the same capacity to replace a production line, may require higher investment.Set to reduce the unit costs, in addition to make use of simple, inexpensive, and has a versatile material, but could be considered high-value tools and testing equipment shared between two or more units. Changes in market demand for factory products, usually in a range, the fixed component and variable components.When the implementation of flexible production facility, according to the actual situation, you can use existing production lines and production unit in the form of the combination will yield some of the existing fixed-line production, some changes in unit production.Production lines to achieve extreme miniaturization, is the \"one mode of production.\"In one mode of production, the workers assembled a product (or product of a component> of all operations.When the product (or component> assembly processes less, and the yield is not significant, one mode of production because of its excellent flexibility in certain circumstances also applies.One mode of production but also production lines and stations, the workers at the station by moving between the completion of the order of product (or component> of the 53 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 assembly.In order to facilitate workers to move between the station and one usually standing production operations, and often set the production line U-or O, in order to reduce the movement of workers and products, pallets, fixtures, etc. bay.A variant of one mode of production is \"roving mode of production.\"In the tour mode of production, a worker independently assembled products (or component> of all operations, but the number of workers in the production line while the same operation. Highlights the flexible manufacturing lean production Lean Production (Lean Production> method originated in Japan, Toyota Motor Corporation of Japan in the last century sixties and seventies summed up a successful production model, also known as JIT (Just In Time>: in times of need, according to the quantity needed to produce the desired product.Lean Production and the former corresponds to mass production, the basic characteristics is zero, low-cost and rapid response.If we say that the last century, the pursuit of zero inventory lean to produce more, then, today began a radical transformation of the manufacturing process of the pursuit of flexible manufacturing has become the core of lean manufacturing.In the 21st century, business environment has undergone fundamental change.As global competition in the market, customer and market demand diversification, personalization, and 54 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 production of relative surplus, making the short product life trend, price competition intensified.In the brutal competition for survival and development, companies must be able to study some low-cost and rapid response manufacturing methods, flexible manufacturing is that these methods in general.Thus, flexible manufacturing is not so much a mode of production, not as good as that flexible manufacturing is a new manufacturing concepts.Lead to loss of production efficiencyLet's take a look at the traditional mass production problems.A large manufacturer of office equipment, R company, in the last century 90's $ 6,000,000 investment in the introduction of a 200-meter-long production lines, monthly production of A printer section twenty thousand units, the online configuration nearly 200 workers, mass productionshows a great power.After, A decreasing sales of machine models, R company in order to ensure that the market share, has been put into the different sizes B, C, D, E and other merchandise.As long as a little analysis, we will be able to recognize the efficiency of such a loss of some typical questions: station time difference or speed difference loss: 200 production line, to 100% of the balance of the decomposition of the assembly time is absolutely impossible.By a production line speed is a bottleneck station (the longest position> or operators (or 55 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 proficiency slowest worst people> decision, the efficiency loss is obvious.Loss of station changes: When a change in production when the traditional approach is to re-position settings, adjust the line number and operating hours of the station, re-training of staff to adapt the new requirements.After the change process and change the process of adaptation to new standards of efficiency are accompanied by a large loss.Frequent changeover loss: A, B, C, D, E, and various transformations between products, all preparatory work needed for lines, but also in the process of change only in accordance with the assembly line slower models for production, efficiencyloss can be imagined.Space loss: production down by half or even lower share of space occupied by the same production line.Another large metal processing enterprises M company, dozens of press lined up in the workshop was very spectacular. Each machine is behind the large number of intermediate goods, the most common is the two big car, a process filled before the middle of the processed goods, the other one containing its own products after processing or intermediate goods.The loss of this mode of production is obvious: a large number of intermediate product inventory, tying up funds and sites。 intermediate between the machine tool unnecessary handling and moving heavy 56 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 use。 the quality of a process intermediate products may cause a lot of scrap.Flexible manufacturing a variety of waysJust to solve the traditional flexible manufacturing these problems in production, following a typical flexible manufacturing method can help us to understand the meaning and implementation of flexible manufacturing new ideas for flexible manufacturing.Cell production method: A Comparison between the traditional mass production, cell production has two characteristics, one is small (production lines are short, less operator> and a small production cells after standardization can be simply copied.As these two characteristics, cell production can be achieved: (1> simple changes in response to output, by copying one or more of the cells to cell production capacity to meet the multiple of the production needs。 (2> reduce space occupied, the cell issimple replication (cell production line can be built in a day to complete>, so no, they can simply remove, save the venue。 (3> every cell of the small number of jobs, reducing the balance of station operation time between the difficulty ofstation operating time difference between the small, high efficiency。 (4> through the rational combination of staff, ie the ability of employees to form a considerable cell, can give full play to the highest level of operational capacity.If according to the capacity of each cell 57 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 to give staff the appropriate reward, but also help promote healthy competition between cells.One mode of production: We have seen this kind of situation, a product of the total assembly time is less than 10 minutes, but it is tens of meters to be placed in a long line, while the assembly work by dozens of people to complete online, but each person's working time 10,20 sec. Processing time for such a relatively short number of the product, if we can break the routine (line production>, replaced by each employee individually to complete the product assembly tasks, we will get unexpected results.A stream of production: the above-mentioned M's production of a stream in such a manner to achieve: the abolition of the machine between the car and, through a reasonable process arrangements and settings between machines skateboarding products in the machine room to a single flow.Its advantage is that (1> greatly reduces the intermediate product inventory, reduce capital and site occupancy。 (2> elimination of unnecessary handling between machines, reducing the dependence on the handling tool。 (3> occurs when the product quality problems,can timely information to the front of a large number of intermediate products to avoid obsolescence.A stream mode of production not only for mechanical processing, but also for product assembly process.The use of flexible equipment: a 58 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 flexible tube called a product (a plastic also has metal> began to be favored.Previously, many companies are outsourcing for the production of standard lines, but now a simple step by step by their own flexible production line assembly replacement.In comparison, the first flexible production line can be reduced 70-90% of equipment investment, and secondly, does not require professional installation, the general staff to quickly complete the installation in a weekend, the third, when not removed at any time to improve the siteefficiency.Car production: We often see a product in the manufacturing process, the transfer from one line to another line, transfer tool is the car.Focus on the process of moving and shifting load loss, someone has invented a car production line, that is, the car in Taiwan to complete all the assembly tasks.This not only eliminates the need for the product line, and the handling and transfer load efficiency is improved.Fixed line and change-line: According to the changes in production of a product, set the two production lines, one is to meet the minimum volume of fixed production line, the other is part of the changes to meet changes in production lines.Usually, the traditional fixed-line production equipment being used, and flexible production equipment or methods to be used as a cell changes in production lines.In order to completely reduce costs, 59 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 changes in line in Japan, companies often hire service workers to send a zero (Part-Time> to deal with, can not be returned at any time. Flexible Manufacturing is a general trend: the production line getting shorter, more simple, less investment in equipment。 among fewer and fewer stocks, site utilization increasing。 production cycle is shorter and shorter, speed of deliveryfaster and faster。 all kinds of loss less and less, increasingly efficient.Can be seen, to achieve flexible manufacturing can greatly reduce production costs, and strengthen the competitiveness of enterprises. 中文翻译： MES系统是自动化生产线必备的生产线自动控制系统之一，此系统能够摆脱繁重的人工抄写录入工作，减少人为差错，提高生产线的工作效率。 机械工业是国民经济的装备部，是科学技术物化的基础，是高新技术 产业化的载体，是国防建设的基础，是实现经济快速增长的重要支柱，也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的供应部。它对国民经济运行的质量和效益、产业结构的调整和优化具有极其重要的作用。加工类型企业是全球制造体系中必不可少的基础生产单元，其水准往往是一个国家工业发达的重要指标，以机械加工行业为例，生产模式多采用批量方式进行，非常关注于机器设备的运作，同时伴随着大量的测试以及反馈。传统的MES必须要克服产品标识这一基本挑战,因为不是所有的零件都适合粘贴条型码，同时，加工类型生产方式具有特殊性，车削刨磨、电镀腐蚀、热 60 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 处理等特殊工序繁多，传统的针对单件产品按BOM清单进行装配的MES软件基本上没有用武之地。 EAS-MES团队基于多年的加工行业生产管理经验，成功地将批量跟踪法应用于加工类型企业领域，上连ERP系统，下至生产线机床网络以及工业总线，将MES在加工行业中的应用领域推动到一个新的高度。精诚EAS-MES生产制造执行系统是由北京精诚智博科技公司总结多年企业信息化建设经验和ERP系统实施经验的基础上，采用了先进的条形码技术和RFID技术，同时结合多家大型制造企业用户的实际需求而研制开发的一套生产车间管理系统。 在进入21世纪之后，企业经营环境已经发生了根本的变化。由于市 场竞争全球化、顾客和市场需求多样化、个性化以及生产的相对过剩，使得产品寿命趋短，价格竞争加剧。为了在残酷的竞争中生存和发展，企业就必须研究一些低成本并且能够快速反应的制造方法，柔性制造就是这些方法的总称。因此，与其说柔性制造是一种生产方式，还不如说柔性制造是一种全新的制造理念。 柔性制造恰好能解决传统生产中存在的这些问题，以下一些有代表性 的柔性制造方法能帮助我们很好地认识柔性制造的意义和实现柔性制造的新思路。 细胞生产方式：与传统的大批量生产方式比较，细胞生产方式有两个 特点，一个是规模小<生产线短，操作人员少），另一个是标准化之后的小生产细胞可以简单复制。由于这两个特点，细胞生产方式能够实现： 简单应对产量的变化，通过复制一个或以上的细胞就能够满足细胞生产能力整数倍的生产需求； 61 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 <2）减少场地占用，细胞是可以进行简单复制的<细胞生产线可以在 一天内搭建完成），因此不需要的时候，可以简单拆除，节省场地； <3）每一个细胞的作业人数少，降低了平衡工位间作业时间的难度， 工位间作业时间差异小，生产效率高； <4）通过合理组合员工，即由能力相当的员工组合成细胞，可以充分 发挥员工最高的作业能力水平。如果能够根据每一个细胞的产能给予员工相应的奖励，还有利于促成细胞间的良性竞争。 一人生产方式：我们看到过这样的情形，某产品的装配时间总共不足10分钟，但是它还是被安排在一条数十M长的流水线上，而装配工作则由线上的数十人来完成，每个人的作业时间不过10、20秒。针对这样一些作业时间相对较短的产品，如果我们能够打破常规<流水线生产），改由每一个员工单独完成整个产品装配任务的话，我们将获得意想不到的效果。 一个流生产方式：上面提到的M公司的一个流生产方式是这样实现 的：取消机器间的台车，并通过合理的工序安排和机器间滑板的设置让产品在机器间单个流动起来。它的好处是，<1）极大地减少了中间产品库存，减少资金和场地的占用；<2）消除机器间的无谓搬运，减少对搬运工具的依赖；<3）当产品发生品质问题时，可以及时将信息反馈到前部，避免造成大量中间产品的报废。一个流生产方式不仅适用于机械加工，也适用于产品装配的过程。 柔性设备的利用：一种叫做柔性管的产品<有塑胶的也有金属的）开始受到青睐。从前，许多企业都会外购标准流水线用作生产，现在却逐步被自己拼装的简易柔性生产线取代。比较而言，柔性生产线首先可降低设备投资 62 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 70-90%以上，其次，设备安装不需要专业人员，一般员工即可快速地在一个周末完成安装，第三，不需要时可以随时拆除，提高场地利用效率。 台车生产方式：我们经常看到一个产品在制造过程中，从一条线上转移到另一条线上，移载工具就是台车。着眼于搬动及移载过程中的损耗，有人发明了台车生产线，即在台车上完成所有的装配任务。这样做，不仅省去了生产线，而且搬运和移载效率大大提高。 固定线和变动线方式：根据某产品产量的变动情况，设置两类生产线，一类是满足最小批量的固定生产线，另一类是用来满足变动部分的变动生产线。通常，传统的生产设备被用作固定线，而柔性设备或细胞生产方式等被用作变动生产线。为了彻底降低成本，在日本变动线往往招用劳务公司派遣的零时工来应对，不需要时可以随时退回。 柔性制造总的趋势是：生产线越来越短，越来越简，设备投资越来越少；中间库存越来越少，场地利用率越来越高；生产周期越来越短，交货速度越来越快；各类损耗越来越少，效率越来越高。可见，实现柔性制造可以大大降低生产成本，强化企业的竞争力 一、柔性生产的特点 “柔性”是指企业能根据市场需求的变化，快速提高和降低产能、变 换产品品种的能力。大型生产线产能固定，为制造特定产品而设置，因而不具有柔性。柔性生产是相对于大型生产线难以变动的“刚性”而言，更具有灵活性和可变性。柔性生产通常具有以下特点： 生产线较小 63 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 柔性生产的主要特点可以用一个字来概括，那就是“小”，小才具有灵活性。设置多条工作的小型生产线来代替一条大型生产线，当产品需求量增加或减少时，可以很容易地通过复制或拆除小型生产线来加以对应。同时，用多条小型生产线来代替一条大型生产线，也为多品种同时生产提供了更有效的手段。因此，实现柔性生产的主要方法，就是将生产线小型化。 撇开柔性生产而言，缩短生产线也应该是工厂改善的重点。从生产线平衡的角度看，人数越多的生产线越难以平衡，其效率通常是不高的。生产线越长、人数越多也意味着有更多的在制品在生产线上，这也必然影响到生产效率和生产成本。而且生产线上的人数越多，出错误的机会也越多，就将导致越多的质量问题和越多的停机时间。 低成本设置生产线 低成本设置生产线是生产柔性的要求。如果生产线是花大价钱设置的，要进行复制、拆除或改动就不是那么容易了，生产方式也就失去了“柔性”。到一些实现柔性生产的工厂去参观，可能发现他们的生产线很简陋，有的甚至是在以类似作坊的方式进行生产，不能认为那样的生产方式就是落后的，对此种现象需要以柔性生产的眼光来看待。 低成本设置生产线除了要求组建生产线的材料要简单、廉价，而且要求材料尽可能具有通用性，方便生产线变动时重复使用。 持续变革生产方式 柔性生产是为了快速对应市场需求的变化，市场需求的不断变化要求企业的生产方式也相应做出调整。企业所采用的柔性生产方式本身并不是一成 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 不变的，需要进行改进甚至创造新的柔性生产方式以适应市场的变化。每个企业的实际情况都不一样，没有一种普遍适用的柔性生产方式。企业柔性生产的实现，需要结合本企业的生产特点和面临的市场环境等实际情况，创造性地建立适合本企业的生产方式，并不断进行改进。良好的现场改善气氛对企业柔性生产的实现是有很大帮助的。成功实现柔性生产的工厂，生产线上的许多改善装置常常就是出自现场员工之手。 二、单元生产 单元生产 单元生产的优点不仅在于方便复制和拆除，为快速对应产量的变化提 供了可能，同时，以多个生产单元来代替一条大型生产线，也方便了多品种同时生产。 实行单元生产要求单元内的工人必须受过更好的训练，能够完成多种操作。由于单元生产是每个单元完成工作的，因此每个单元都需要使用全套的工具和检测设备，以“单元化”的方式取代同样产能的一条生产线，可能需要更高的投资。为降低单元设置费用，除了尽量使用简单、廉价，且具有通用性的材料外，可考虑将高价值的工具和检测设备在两个以上单元之间共用。 工厂产品市场需求的变化通常在一个区间内，由固定部分和变动部分组成。工厂实行柔性生产时，根据实际情况，可以采用既有生产线和生产单 65 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 元相结合的形式，将固定产量部分在既有生产线上生产，变动部分在单元内生产。 将生产线小型化做到极至，就是“一人生产方式”。在一人生产方式中，一个工人完成组装产品<或产品的一个组件）的全部操作。当产品<或组件）组装的工序较少，且产量不大时，一人生产方式因其极好的灵活性在特定情况下也是适用的。一人生产方式也有生产线和工位，工人通过在各工位之间顺序移动完成产品<或组件）的组装。为便于工人在工位间移动，一人生产方式通常采用站立式作业，并常常将生产线设置成U型或O型，以减少工人的移动和产品托板、工夹具等的搬送。 一种变型的一人生产方式是“巡回生产方式”。在巡回生产方式中，一个工人完成组装产品<或组件）的全部操作，但多个工人同时在生产线上进行相同的作业。 精益生产凸显柔性制造 精益生产 在进入21世纪之后，企业经营环境已经发生了根本的变化。由于市场竞争全球化、顾客和市场需求多样化、个性化以及生产的相对过剩，使得产品寿命趋短，价格竞争加剧。为了在残酷的竞争中生存和发展，企业就必须 66 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 研究一些低成本并且能够快速反应的制造方法，柔性制造就是这些方法的总称。因此，与其说柔性制造是一种生产方式，还不如说柔性制造是一种全新的制造理念。 批量生产导致效率损耗 让我们来看一看传统大批量生产方式存在的问题。某大型办公设备制造企业R公司，在上个世纪90年代投资600万美元引进了一条200M长的生产线，每月生产A款打印机两万台，线上配置近200名工人，大批量生产方式显示了巨大的威力。之后，A款机的销售量逐年减少，R公司为了确保市场占有率，又陆续投入了大小不同的B、C、D、E等多款产品。 只要稍加分析，我们便能够认识到这样一些典型的效率损耗问题：工位时间差或速度差损耗：200人的生产线，要100%均衡地分解装配时间是绝对不可能的。生产线速度是由某一个瓶颈工位<时间最长工位）或作业者<速度最慢或熟练度最差的人）决定的，效率损耗显而易见。 工位变更损耗：当生产量发生变更的时候，传统的做法是重新进行工位设定，调整线上人数和各工位作业时间，重新进行员工训练使之适应新的要求。整个变更过程以及变更后对新标准的适应过程都伴随着大量的效率损耗。频繁换线损耗：A、B、C、D、E等各个产品之间的变换，都需要进行换线准备工作，而且在换线过程中只能按照装配速度较慢的机型进行生产，效率的损耗可想而知。场地损耗：即使产量降到一半甚至更低，生产线同样占用那份场地。另一家大型金属加工企业M公司，车间里数十台冲压机一字排开很是壮观。每一台机器的后面是大量的中间品，最常见的是两辆大台车，一辆装着前工序加工后的中间品，另一辆装着自己加工后的 67 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 产品或中间品。这种生产方式的损耗也是显而易见的：大量的中间产品库存，占用资金和场地；中间产品在机器间的无谓搬运以及搬运工具的大量使用；某一工序的质量问题可能造成大量中间产品的报废。 多种方式进行柔性制造 柔性制造恰好能解决传统生产中存在的这些问题，以下一些有代表性的柔性制造方法能帮助我们很好地认识柔性制造的意义和实现柔性制造的新思路。 细胞生产方式：与传统的大批量生产方式比较，细胞生产方式有两个特点，一个是规模小<生产线短，操作人员少），另一个是标准化之后的小生产细胞可以简单复制。由于这两个特点，细胞生产方式能够实现：<1）简单应对产量的变化，通过复制一个或以上的细胞就能够满足细胞生产能力整数倍的生产需求；<2）减少场地占用，细胞是可以进行简单复制的<细胞生产线可以在一天内搭建完成），因此不需要的时候，可以简单拆除，节省场地；<3）每一个细胞的作业人数少，降低了平衡工位间作业时间的难度，工位间作业时间差异小，生产效率高；<4）通过合理组合员工，即由能力相当的员工组合成细胞，可以充分发挥员工最高的作业能力水平。如果能够根据每一个细胞的产能给予员工相应的奖励，还有利于促成细胞间的良性竞争。 一人生产方式：我们看到过这样的情形，某产品的装配时间总共不足10分钟，但是它还是被安排在一条数十M长的流水线上，而装配工作则由线上的数十人来完成，每个人的作业时间不过10、20秒。针对这样一些作业时 68 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 间相对较短的产品，如果我们能够打破常规<流水线生产），改由每一个员工单独完成整个产品装配任务的话，我们将获得意想不到的效果。 一个流生产方式：上面提到的M公司的一个流生产方式是这样实现 的：取消机器间的台车，并通过合理的工序安排和机器间滑板的设置让产品在机器间单个流动起来。它的好处是，<1）极大地减少了中间产品库存，减少资金和场地的占用；<2）消除机器间的无谓搬运，减少对搬运工具的依赖；<3）当产品发生品质问题时，可以及时将信息反馈到前部，避免造成大量中间产品的报废。一个流生产方式不仅适用于机械加工，也适用于产品装配的过程。 柔性设备的利用：一种叫做柔性管的产品<有塑胶的也有金属的）开始受到青睐。从前，许多企业都会外购标准流水线用作生产，现在却逐步被自己拼装的简易柔性生产线取代。比较而言，柔性生产线首先可降低设备投资70-90%以上，其次，设备安装不需要专业人员，一般员工即可快速地在一个周末完成安装，第三，不需要时可以随时拆除，提高场地利用效率。 台车生产方式：我们经常看到一个产品在制造过程中，从一条线上转移到另一条线上，移载工具就是台车。着眼于搬动及移载过程中的损耗，有人发明了台车生产线，即在台车上完成所有的装配任务。这样做，不仅省去了生产线，而且搬运和移载效率大大提高。 固定线和变动线方式：根据某产品产量的变动情况，设置两类生产线，一类是满足最小批量的固定生产线，另一类是用来满足变动部分的变动生产线。通常，传统的生产设备被用作固定线，而柔性设备或细胞生产方式等 69 / 70 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 被用作变动生产线。为了彻底降低成本，在日本变动线往往招用劳务公司派遣的零时工 70 / 70
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